化学启蒙教育的任务、原则与策略

2019-10-16 08:25:01

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  摘要: 认识化学科学是化学启蒙教育的核心任务。本文提出了化学启蒙教育应使学生认识到:化学是实用的科学,化学是研究的科学,化学是创新的科学。在此基础上,提出了化学启蒙教育应遵循的基本原则和若干教学策略。

  我国初中化学教育是化学教育的启蒙阶段,其核心任务是使学生认识化学科学。我国现阶段的初中化学教育实际存在着以下基本倾向:过分注重基本概念和基本理论的学习,突出了“背、算、练”。学生需花费大量的时间背元素符号、化学式、化学反应式、反应现象、反应条件等。使学生形成了化学是一门记忆的学科这一错误认识。

  学生过多的精力投在解题中,特别是一些?“离谱”的习题使学生感到化学很枯燥。虽然经训练学生解题能力得到了培养,但缺乏联系实际的能力和解决实际问题的能力。

  特别强调知识点的教育,重结论轻过程,导致学生只追求结论是否正确,缺乏探究精神。上述倾向远远偏离了启蒙性这一基点。因此,本文就化学启蒙教育的任务、原则和策略进行探讨。

  1、化学启蒙教育的任务

  认识化学科学是化学启蒙教育的核心任务。通过化学启蒙教育,应使学生认识到化学是实用的科学,化学是研究的科学,化学是创新的科学。

  1.1 化学是实用的科学 人类的生存和发展与化学息息相关

  (1)与衣、食、住、行有关的化学问题

  合成纤维、发展化肥、农药、制造色香味具佳的食品所需的食品添加剂、甜味剂、防腐剂、香料、调味剂、色素等。制造现代建筑所用的水泥、石灰、玻璃和塑料材料等。制造各种现代交通工具所需的汽油、柴油、汽油添加剂、防冻剂,以及机械部分的润滑剂等。

  (2)与社会发展有关的化学问题

  增产食物需要研究化肥、除草剂、植物生长促进剂、土壤改良剂、昆虫引诱剂、昆虫信息素、动物生长激素及调节剂、固氮和光合作用、食物保鲜剂等。解决能源问题需要研究如何提高化石燃料的燃烧效率,寻找新能源如太阳能、生物能、核能、氢能源等。

  保护生存环境需要研究工业废水、废气和废渣的治理和利用,研究如何防止全球气温变暖、臭氧层破坏和酸雨三大环境问题,研究如何实现?“绿色化学”等。

  提高健康水平需要研究抗癌药、抗生素、麻醉剂、阻碍器官移植排异性的药物、防治早老痴呆症的药物、可控释放药物、医治肥胖病药物、延年益寿药物等。

  扩展人类生存空间和提高人类智慧水平需要研究宇宙起源和生命起源。从原子、分子水平上对生命过程做出化学的说明等。

  1.2 化学是研究的科学 化学是以实验为基础研究物质组成、结构、性质以及变化规律的科学化学所研究的物质涉及:

  (1)存在于自然界的物质如地球上的矿物、空气中的气体、海洋里的水和盐、动植物身上的化学物质

  (2)由人类创造的新物质研究物质组成主要包括:

  (1)组成物质的元素分析

  (2)物质化学式、分子式的确定

  研究物质结构主要包括:

  (1)原子结构

  (2)原子之间如何形成分子

  (3)原子、分子如何形成宏观物质

  研究性质主要包括:

  (1)物理性质

  (2)化学性质

  研究物质变化的规律:

  (1)质量守恒定律

  (2)元素周期律

  (3)化学反应一般以低能量的产物为终止

  (4)相似的结构决定相似的性质

  1.3 化学是创造性的科学 化学家包含着两种不同类型的工作,有些化学家在研究自然界并试图了解它,同时另一些化学家则在创造自然界不存在的新物质和探究化学变化的新途径

  (1)化学家创造新分子的思维起点

  化学家常常创造已知化合物的类似物,以便对于天然结构特意之处的认识更透彻。

  例如,天然的DNA具有一种特别的化学结构。不过,究竟结构里的哪一部分具有它的功能却不明显。化学家就用糖类造出了不同于天然DNA的类似物,发现这种经修饰的DNA类似物在生物功能方面与天然DNA不尽相同。

  再如,有一种合成橡胶是天然橡胶的类似物,所不同的仅仅是,天然橡胶里的甲基被氯原子取代了。合成橡胶的性质就某些用途而言比天然橡胶好。

  有一类存在于自然界的特别分子,只有合成了以后才能进行研究。它们存在于太空,而不存在于地球上。在太空中存在某些不常见分子的巨大云团,它们塌陷便形成黑体,人们根据其释放的光波进行了检出。化学家们根据它们的光学性质推测太空的化学结构。为了证实这种推测,就要在实验室里合成并研究它们。

  有的新分子,合成的目的是为了扩大并验证化学理论。

  例如,许多天然化合物含有苯环结构,苯环是苯丙氨酸和酪氨酸的一部分,这2种氨基酸几乎分布在所有蛋白质中。在许多维生素和DNA、RNA的结构里也有相近的环状结构。这些环具有很好的稳定性。化学理论对它们的稳定性做出了解释。按照这种理论,还有许多其他的环状结构也同样稳定,可是在自然界里却找不到那些被预言的环状结构。创造这些环状结构的分子来验证理论的欲望驱使化学家们合成了新的3,4,5,7,……个碳原子组成的环体系。从而进一步发展了苯环稳定理论。

  (2)化学家合成未知分子的思维策略

  类比和想象是化学家合成未知分子的基本思维策略。

  化学家要创造未知的分子时,首先要查阅相关的化合物曾经是如何造出来的,然后他们就思考能否用相近的路子来合成新的预期可以合成的化合物,靠的是化学理论做出的预言,这就是类比的策略。

  有时没有好的类比可找,特别是对那些全新类型的目标分子。于是化学家们就靠想象,靠的仍然是化学理论。

  化学家采取?“逆思”的思考方式。

  首先思考:得到目标产物的最后几步是从哪个比较简单易得的反应开始的?对于具体的合成反应,理论预言还起不起作用?是否可以根据理论提出一个新的能够发生的反应?

  随后思考:为得到这一反应物,该以哪一种更简单的化合物为起始物?

  最后思考:合成上述起始反应物的原料(应该是能够买得到的化学试剂)是什么?

  (3)化学家创造出新的化学物质后的思考

  化学家在将新的化合物用于实际时,需要考虑2个基本问题:

  新的物质具有人们期望的性质吗?

  新的物质有无有害的副作用? 1 2 3 下一页